[发明专利]用于安全无线通信的权值反馈型反向训练方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信系统，特别涉及一种用于安全无线通信的权值反馈型反向训练方法。

背景技术

无线通信技术的出现和快速发展突破了传统通信需要依靠线缆接入的束缚，极大地便利了人类的社会活动。然而由于无线信道的开放性，除了目标接收用户之外的其他非法用户也有可能获取通信信息，可见，无线通信系统比传统的有线通信存在更大的安全隐患，所以如何防止信息泄露，保障无线通信安全就成了通信领域最为关注的问题，特别是涉及到商业和军事机密，无线通信安全问题显得尤为重要。

跳频技术是目前无线通信中最常用的安全保密措施，它在通信时不断快速改变载波频率，使侦听方无法同步，从而保证通信的安全性。但是，快速改变频率显然会受到锁相环路惯性的限制和天线尺寸变化的制约，导致跳频技术的跳速和跳幅难以得到大幅提高，无法实现很高的扩频增益，而且跳频图案一旦泄露，侦听方完全有能力按照跳频图案去截获信息，通信的安全保密性就无法得到保证。此外，跳频技术本身又让日趋匮乏的频谱资源问题变得更为尖锐。种种原因使得跳频技术在无线通信领域的实际应用中面临着很大的局限性。

目前，人们已经开始利用无线通信中丰富的空间谱资源，并提出了一系列相应的无线信号收发技术。然而这些技术存在两方面的问题：一是不能摆脱频谱的限制，仍然借助跳频技术并联合无线信道的部分特性实现安全通信；二是采用统计信道模型研究问题，没有对空域信号建立明确的空谱概念。总之，它们并未真正立足于实际的无线信道，没有从根源上解决无线信道开放性导致的安全问题。

0/1式跳空技术是一种利用无线信道的空域个性特征，直接在物理层实现安全通信的无线传输方案。在该技术中，期望通信双方采用正向训练方法，即由发射方发送训练符号，由目标用户训练得到解调所需的权值，正式通信时，发射方按照跳空图案发送信号，而目标用户同样按照跳空图案选择对应的权值解调能够得到规整的原始星座图。然而正向训练方法存在着安全隐患，即当侦听方以某种途径窃取了跳空图案，并掌握了训练方法与训练时机，那么她就完全可以同目标用户一样实时参与训练，从而正确解调信息，这样，通信的安全性仍无法得到保证。

发明内容

本发明从最基本的无线多径信道传输模型出发，建立了信号时空谱的概念，针对0/1式跳空收发技术中正向训练方法在跳空图案泄露后存在的安全隐患，提出了一种用于安全无线通信的权值反馈型反向训练方法，该方法采用期望通信双方反向训练权值的方法，使信息在即便跳空图案泄露的情况下仍然能够安全传输而不被非法用户侦听。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种用于安全无线通信的权值反馈型反向训练方法，采用的无线通信系统模型为：发射方Alice和目标用户Bob作为期望通信双方进行数据传输，双方均配置多天线，其特征在于，包括如下步骤：

a)Alice与Bob按照约定时间进行反向训练，由Bob每次只接通一根天线向Alice发送约定符号其中A_s和θ_s分别表示约定符号的幅度和初相；

b)Alice所有天线分别对接收信号进行相关检测，检测结果为其中k表示当前Bob接通第k根天线，b_k表示该天线到Alice所有J根天线的J×1维信道系数列向量；

c)Alice根据约定符号训练得到当前信道信息

d)Bob切换天线，重复步骤a）至步骤c），直至所有K根天线全部完成训练，Alice得到Bob到Alice的J×K维信道矩阵H_BA＝[b₁,b₂,…,b_K]，考虑到时分双工且信道慢变，认为信道互易，Alice到Bob的信道矩阵对应Alice第j根发射天线，设计Bob相应的接收加权向量Wj=hjH||hj||2;]]>